| 研究課題/領域番号 |
18K02980
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
大西 義浩 愛媛大学, 教育学部, 准教授 (00321480)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | プログラミング教育 / パフォーマンス指数 / 学習到達度 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，プログラムの「はたらき」を数値化した「パフォーマンス指数」によりプログラム学習者の到達度を評価できる教材を開発し，小学校高学年および中学校でのプログラミング教育に使用することを目指している。本研究で開発する教材のきめ細かい評価による個に応じた学習支援や学習者の主体的な取り組みなどが可能になり，プログラミング学習の効果向上に貢献することを狙いとする。研究期間全体の課題として(1)教科内容に即した教材の検討，(2)パフォーマンス指数の算出方法とプログラム難易度との関連の考察，(3)プログラム作成者の学習到達度とパフォーマンス指数との関連の考察，の３つを掲げた。
令和元年度は，(1)の課題に対して，小学校6年生理科「電気の利用」の単元において電熱線を用いた温度制御を題材とした教材を開発した。目標温度近辺のばらつきを点数化する計算を導入しこれをパフォーマンス指数とするものである。パフォーマンス指数の計算自体も小学生や中学生が作成可能なプログラミング環境を用いたプログラミング教材の中で実現できている。また(2)の課題について，迅速にパフォーマンス指数を計算する方法を考察した。パフォーマンス指数の計算を正確に行うためには，多くのデータを基にすることが望ましいが，大きなデータを得るには多くのサンプル数を必要とするため，迅速な計算とはトレードオフの関係になる。少ないデータではパフォーマンス指数のばらつきが大きくなるという問題に対して，ローパスフィルタを用いることでこれを回避する方策を検討し，良好な結果を得ている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和元年度は，本研究課題の成果として，論文1件の掲載，国際会議3件発表，国内会議4件の発表を行うことができた。これらは，教科内容に即した教材の検討を行ったものと，パフォーマンス指数の算出方法に関するものなどバランスよく取り組むことができている。特に，大学生への試行試験なども計画どおり行うことができた。当初想定していたより多くの発表機会を得て，教育関係のテーマについては，児童生徒の発達段階に対応した教材難易度の是非，パフォーマンス指数の計算については，計算方法に関する妥当性の是非などについて，有用な意見を頂いた。最終年度となる令和2年度に向けて重要な情報を集めることができている。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度には取り組んだ実践は，「教科内容に即した教材の検討」として，進めることができた。パフォーマンス指数の計算自体も小学生や中学生が作成可能なプログラミング環境を用いたプログラミング教材の中で実現できている。しかしながら，令和2年度はコロナウイルス感染拡大防止という観点から，対面授業でプログラミングの活動が難しくなることが想定される。特に，中学校技術では，実際に手を動かすことが求められる材料加工等に時間を取られ，情報関連の授業は家庭学習などで対処せざるをえないことも考えられる。この対応として，プログラミング作成者はシミュレーションベースで行い，その性能評価は実物で行う方法を検討する。このため，モデルベース開発（MBD）の考え方も応用しながら開発を進める。MBDは自動車のエンジン制御プログラムなどに用いられているアプローチであり，実物に適用することなく，シミュレーションベースで開発が可能である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
試行実験用のコンピュータを経費に計上していたが，大学所有のものを授業内で使用させて頂くことで，購入することなく実験を行うことができた。
試行実験の学生協力者に謝金を計上していたが，授業内で試行実験を行ったため，謝金が生じなかった。
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